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基于BPSO和变邻域差分进化算法的配电网重构

作　者: 梁峰
导　师: 王林川
学　校: 东北电力大学
专　业: 电力系统及其自动化
关键词: 配电网重构多目标函数粒子群算法差分进化算法不可行解
分类号: TM727
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
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内容摘要

随着国民经济的迅猛发展,电力负荷的增加,配电网络的结构也日渐复杂,这必然会使配电网网络损耗逐年增大。降低网损可以降低电网运行的成本、提高经济效益,因此降低配电网网络损耗是一项重要的任务。对配电网网络结构优化可以实现降低网络损耗并提高供电电压质量,其中配电网络重构是网络结构优化最基本的方法,也是降低配电网网损的有效手段。目前,对配电网重构的研究大多以降低网损为目标函数,研究的目标比较单一,因此本文提出建立多目标函数模型,并详细介绍了配电网重构的数学模型和约束条件,深入研究了配电网拓扑结构简化和配电网络辐射状运行判断的方法及流程。本文详细介绍了传统配电网潮流计算方法,根据配电网结构特点提出采用节点注入电流差值法进行潮流计算,并在原来基础上进行改进以适应配电网潮流实时计算。对于智能算法,本文研究了各个智能算法的适用条件并提出采用二进制粒子群算法作为主算法,由于粒子群算法在多次迭代后粒子种群多样性逐渐降低从而导致“早熟”现象,因此本文研究了一种新的辅助优化算法即变邻域差分进化算法,变邻域差分进化算法有变异、交叉和选择操作,不仅能够继承上一代的优良特性,又能保证种群的多样性、具有并行性、随机性,不容易陷入局部最优,因此将二进制粒子群算法和该算法相结合称为BPSO和变邻域差分进化混合算法(BPVND),详细介绍了混合算法的参数设置和改进方法。在以网络有功损耗最小和提高供电电压质量为多目标函数下,以美国PG&E的69节点系统和84节点配电网系统两个算例根据本文混合算法进行重构,其重构结果证明了该混合算法的有效性和可行性,与其他算法相比较本文算法在一定程度上克服了“早熟”现象,能够收敛到全局最优解;在以配电网综合费用最低为目标函数下,以IEEE 33节点系统根据本文算法优化后配电网综合费用相对其他算法优化后费用要小。

全文目录

摘要  6-7
Abstract  7-12
第1章绪论  12-20
  1.1 配电网重构的背景和意义  12-13
  1.2 国内外研究历史和现状  13-17
    1.2.1 数学优化理论算法  13-14
    1.2.2 传统优化算法  14
    1.2.3 人工智能算法  14-17
  1.3 配电网重构的数学模型  17-19
  1.4 本文的主要工作  19-20
第2章配电网网络分析及潮流计算  20-35
  2.1 配电网拓扑结构简化  20-21
    2.1.1 图论的基本内容  20
    2.1.2 配电网结构的简化  20-21
  2.2 配电网络辐射状拓扑分析  21-26
    2.2.1 配电网络辐射状运行判断主流程  24-26
    2.2.2 网络连通判断子流程  26
  2.3 配电网络的潮流计算方法简介  26-29
    2.3.2 母线类潮流计算方法  27-28
    2.3.3 支路类潮流计算方法  28-29
  2.4 配电网络潮流计算  29-33
    2.4.1 改进节点注入电流差值法的原理  29-32
    2.4.2 基于节点注入电流差值法法计算潮流的过程  32-33
    2.4.3 配电网潮流计算算例分析  33
  2.5 本章小结  33-35
第3章粒子群优化算法的基本理论和改进  35-42
  3.1 粒子群优化算法概述  35-39
    3.1.1 粒子群优化算法的基本理论  35-36
    3.1.2 基本粒子群算法的数学模型  36-37
    3.1.3 粒子群优化算法的参数分析  37-39
  3.2 二进制粒子群优化算法  39-41
    3.2.1 二进制粒子群优化算法基本原理  39-40
    3.2.2 二进制粒子群优化算法在配电网重构的应用流程  40-41
  3.3 本章小结  41-42
第4章变邻域搜索算法和差分进化算法的基本理论  42-55
  4.1 变邻域搜索算法概述  42-46
    4.1.1 变邻域搜索算法的理论分析  42-44
    4.1.2 变邻域搜索算法的流程和步骤  44
    4.1.3 变邻域搜索算法的设计  44-45
    4.1.4 变邻域搜索算法的改进  45-46
  4.2 差分进化算法概述  46-52
    4.2.1 差分进化算法的基本理论  46-48
    4.2.2 差分进化算法的参数分析  48-49
    4.2.3 差分进化算法的改进  49-50
    4.2.4 二进制差分进化算法  50-52
  4.3 变邻域差分进化搜索算法  52-53
  4.4 变邻域差分进化搜索算法的算例分析  53-54
  4.5 本章小结  54-55
第5章基于BPSO 和变邻域差分进化混合算法的配电网重构  55-69
  5.1 配电网络重构的多目标函数  55-57
    5.1.1 网络有功损耗最小和提高供电电压质量的多目标函数  55-56
    5.1.2 配电网综合费用最低的多目标函数  56-57
  5.2 基于BPSO 和变邻域差分进化混合算法的配电网重构  57-68
    5.2.1 初始群体的构造和算法编码规则  57-58
    5.2.2 不可行解的产生、处理以及适应度函数的建立  58-59
    5.2.3 BPSO 中权重系数和学习因子的选取  59
    5.2.4 变邻域差分进化算法邻域结构的设计  59-60
    5.2.5 变邻域差分进化算法中变异因子和交叉因子的选取  60
    5.2.6 配电网络重构的流程图  60-62
    5.2.7 基于网络有功损耗最小和提高供电电压质量的算例分析  62-67
    5.2.8 基于配电网综合费用最低的算例分析  67-68
  5.3 本章小结  68-69
结论  69-70
参考文献  70-74
附录A 33 节点系统参数  74-75
附录B 69 节点系统参数  75-76
附录C 84 节点系统参数  76-78
攻读学位期间取得的研究成果及发表的学术论文  78-79
致谢  79

基于BPSO和变邻域差分进化算法的配电网重构

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